碱性电解水对白菜表面有机磷农药的去除效果研究

沈民越，程梓杰，张子茜，肖 伟，陈 珂

（西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳 621000）

农药作为一种快速、高效而经济的防治有害生物的武器，在保障农业丰收、促进高产、高效现代化农业的发展等方面发挥着突出作用。然而，错误使用农药不仅会造成浪费，而且会发生药害、污染农产品及环境，导致中毒事故发生，危害人畜健康安全。因此，开展农药残留的检测和消除研究具有重要的现实意义。近年来，研究人员对果蔬农药残留的消除进行了大量的研究。其中，化学方法包括臭氧、双氧水、过氧乙酸和次氯酸盐等[1-5]，物理方法包括清水冲洗浸泡、沸水焯洗、洗涤剂洗涤等[6]，利用微生物和电离辐射降解农药也有了广泛研究[7]。但是，当前去除蔬菜表面农药残留的物理及化学方法均存在效率低、成本大、容易造成食品二次污染等缺点。因此，亟需寻找一种安全有效的降解农药残留方法。

电解功能水是一种在生产使用中安全无污染的新型材料，当前已被证明在食品杀菌、保鲜和去除农药残留等领域有良好的作用[8]。通过对比电解水等不同试剂对白菜农药残留的去除效果，以探究电解水去除乐果、敌敌畏等有机磷农药的最佳处理方式。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白菜，购自当地蔬菜批发市场；40%乐果乳油试剂，山东名一化工有限公司提供；77.5%敌敌畏乳油试剂，南通江山农药化工股份有限公司提供；果蔬清洗剂，成都蓝风股份有限公司提供；电解功能水，四川省建元天地环保科技有限公司江油电解水肥生产基地提供，其中酸性电解水的理化指标为：pH 值2.5±0.3，ACC：（99.3±3.2）mg/kg，ORP：（1 130±5）mV，碱性电解水的理化指标为：pH 值10.5±0.3，ORP：（-850±5）mV；乙酰胆碱酯酶试剂盒，南京建成试剂公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 蔬菜的模拟污染

蔬菜批发市场购买的白菜，置于4 ℃冰箱中备用；将接种的试样白菜去除掉可食用部分后，分别称取50 g 试样浸泡于300 mL 乐果和敌敌畏农药稀释溶液中，使用塑料丝网覆盖试样，以防止浮起；浸泡20 min 后，晾于通风橱中自然风干；将样品放置在4 ℃冰箱中14 h，使农药附着在样品上。

1.2.2 清洗处理

使用碱性电解水、酸性电解水、果蔬清洗剂、清水分别处理样品5 min，样品为乐果、敌敌畏溶液模拟污染的白菜，洗涤溶液体积为3 L，浸泡过程中不断翻动样品，以便洗涤溶液与样品完全接触；浸泡结束后将白菜取出转移到自来水中浸泡约15 s，去除洗涤溶液残留后沥干表面水分，置于通风处中自然风干约1 h；测定农残含量。

使用碱性电解水在室温条件下处理乐果溶液模拟污染的样品，分别处理1，5，10 min（方法同上），测定农残含量，确定乐果农残去除率与处理时间的关系。

使用碱性电解水处理乐果溶液模拟污染的样品1 min（方法同上），控制洗涤溶液的水温分别为15，30，45 ℃，测定农残含量，确定洗涤温度对乐果农残去除率的影响。

1.2.3 酶抑制法的建立

酶抑制法参考程念政[9]的方法，先于试管中加入2.5 mL 磷酸缓冲液（浓度50 mmol/L，pH 值8.0），分别加入0.1 mL 酶液（1.5 mg 乙酰胆碱脂酶充分溶解于3 mL 磷酸缓冲溶液）与0.1 mL 显色剂（7.8 mg无水硫酸钠和80 mg 二硫代二硝基苯甲酸充分溶解于10 mL 磷酸缓冲液）。摇匀，于37 ℃下放置15 min（每批样品的控制时间应一致）；加入0.1 mL 底物（25.0 mg 碘化硫代乙酰胆碱充分溶解于3.0 mL 磷酸缓冲液）摇匀，待检液开始显色反应，立即放入比色皿中，记录反应3 min 吸光度的变化值Rt。根据吸光度变化的斜率值计算其抑制率。

抑制率（Y）按如下公式计算：

式中：R0——空白样品（无农药污染）的吸光度随时间变化曲线的斜率值；

Konstantinopoulos等[32]通过研究证实，SAHA联合聚PARP抑制剂对卵巢癌细胞的协同作用可能与DNA的同源重组相关。同源重组DNA修复途径中，成员发生频繁的遗传学和表观遗传学改变是浆液性上皮性卵巢癌的特征是，多数存在不同程度的同源重组修复缺陷。PARP抑制剂是针对同源重组缺陷肿瘤的靶向治疗药物，而对具有完整同源重组途径的上皮性卵巢癌治疗作用差。实验观察发现，经SAHA处理后的巢癌细胞中同源重组途径的相关基因RAD51和BRCA1表达下调，并且在体内、体外实验中都能够增加PARP抑制剂对于卵巢癌细胞的毒性作用，证实SAHA的抗肿瘤机制与DNA的同源重组关系密切[32]。

Rt——样品液（可能有农药）的吸光度随时间变化的值。

农药去除率按如下式计算：

1.2.4 统计处理

使用SPSS 18、Excel 软件对数据进行分析处理并作图。

2 结果与分析

2.1 酶抑制率与农药浓度的关系

为建立酶抑制率与乐果、敌敌畏2 种农药质量浓度的关系，分析了不同质量浓度的乐果（50～300 mg/L）和敌敌畏（20～100 μg/L）对酶抑制率的影响。

乐果质量浓度对酶抑制率的影响见图1，敌敌畏质量浓度对酶抑制率的影响见图2。

图1 乐果质量浓度对酶抑制率的影响

图2 敌敌畏质量浓度对酶抑制率的影响

由图1 和图2 可知，酶抑制率随着农药质量浓度的不断增加而增加，呈线性相关。据此可以通过农残-抑制率曲线判断农药去除效果，反映农残去除量。

2.2 洗涤溶液对农药去除率的影响

在得出酶抑制率与单一农药质量浓度的关系后，确定了样品模拟污染的浸泡溶液质量浓度，乐果溶液质量浓度为4 g/L，敌敌畏溶液质量浓度为1 mg/L，附着率分别为6.2%和8.6%，敌敌畏的附着效果稍好于乐果。对用乐果溶液和敌敌畏溶液处理过的白菜样品用电解水、果蔬清洗剂和清水浸泡洗涤5 min，通过酶抑制法测定农药剩余量及不同洗涤溶液去除农药残留效果。

图3 不同洗涤溶液对农药残留去除效果的影响

结果发现，电解水等洗涤溶液对农残的去除效果相比于清水能显著去除农药残留，碱性电解水对乐果去除率为93.31%，效果优于酸性电解水的去除率（81.52%）和果蔬清洗剂的去除率（77.08%），清水洗涤对农药的去除效果最差，去除率仅为60.31%。碱性电解水去除敌敌畏的效果依旧最佳，达到88.55%，而酸性电解水和果蔬清洗剂对敌敌畏的去除效果相近，分别为58.33%和60.91%，清水洗涤对敌敌畏的去除效果最差，仅为50.31%。

清水和白菜的接触可以使部分乐果脱离叶片表面，达到去除部分农残的效果。酸性电解水中的ACC 具有氧化性，能将P=S 转化成P=O，并在一定程度上破坏其环状结构，对农药进行分解，降低毒性[10]。而碱性电解水则因为其碱性对有机磷农药有较强的分解破坏效果，因此去除农残效果最佳。

2.3 洗涤时间对农药去除率的影响

使用稀释10 倍的碱性电解水对使用乐果溶液模拟污染处理的样品进行浸泡处理，清洗温度为室温，处理时间分别为1，5，10 min，通过酶抑制法测定农药剩余量，计算出去除率后结果。

不同处理时间对农药残留去除效果的影响见图4。

由图4 可知，碱性电解水处理样品的时间对去除率有显著影响，随着浸泡时间的延长，农药去除率呈上升趋势，处理10 min 时对农药的去除效果最佳，去除率为94.4%，略高于5 min 时的去除率91.5%。

图4 不同处理时间对农药残留去除效果的影响

2.4 洗涤温度对农药去除率的影响

为探讨碱性电解水处理温度对乐果农药残留去除效果的影响，使用碱性电解水溶液处理样品1 min，洗涤溶液温度分别为15，30，45 ℃，通过酶抑制法测定农药剩余量，计算去除率后结果。

不同处理温度对农药残留去除效果的影响见图5。

图5 不同处理温度对农药残留去除效果的影响

随着处理温度的增高，农药去除率增高，15，30，45 ℃条件下的去除率分别为40.43%，53.21%，58.84%，处理温度对农残去除率有显著影响。但45 ℃处理条件下，洗涤后的蔬菜出现轻微的萎蔫现象。

3 结论

就电解水对蔬菜表面有机磷农药残留的去除效果进行比较研究，与清水清洗相比，电解水浸泡处理对农药残留的去除效果更佳，其中碱性电解水优于酸性电解水，但无论采用何种清洗溶液，适当的浸泡处理均可有效降低蔬菜表面的农药附着量。在一定范围内，农残去除率与处理时间和处理温度均呈正比，即处理时间越长、处理温度越高，蔬菜表面的农药去除效果越好，但长时间的高温处理可能会影响蔬菜的品质，降低食用价值。碱性电解水对去除蔬菜表面的有机磷农药有良好的去除效果，但更多地去除机理问题仍有待研究。